JP2943465B2 - 避雷器の故障監視装置 - Google Patents
避雷器の故障監視装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は送電鉄塔上に載せられ
送電線から直列ギャップを介して設置される避雷器の故
障を監視する装置に関する。
送電線から直列ギャップを介して設置される避雷器の故
障を監視する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は直列ギャップを介して設置される
避雷器の構成例を示す側面図である。図示されていない
送電鉄塔に支持金具１ (接地電位にある) を介して碍子
２が懸架され、その先端に送電線３が張られている。碍
子２の両端には一対のアーキングホーン４が設けられ、
放電ギャップ５を形成している。また、支持金具１には
避雷器６が設置され、避雷器６の非接地側の端子と送電
線３とには、もう一対のアーキングホーン７が設けら
れ、直列ギャップ８を形成している。放電ギャップ５と
直列ギャップ８とのギャップ長は、送電線３に過電圧が
到達したときに直列ギャップ８の方が早く放電するよう
に設定されている。
避雷器の構成例を示す側面図である。図示されていない
送電鉄塔に支持金具１ (接地電位にある) を介して碍子
２が懸架され、その先端に送電線３が張られている。碍
子２の両端には一対のアーキングホーン４が設けられ、
放電ギャップ５を形成している。また、支持金具１には
避雷器６が設置され、避雷器６の非接地側の端子と送電
線３とには、もう一対のアーキングホーン７が設けら
れ、直列ギャップ８を形成している。放電ギャップ５と
直列ギャップ８とのギャップ長は、送電線３に過電圧が
到達したときに直列ギャップ８の方が早く放電するよう
に設定されている。
【０００３】図３のアーキングホーン４は送電線３に雷
サージなどの過電圧が侵入したときにその放電ギャップ
５を放電させ、その過電圧を吸収するためのものであ
る。しかし、放電ギャップ５は送電線３からの続流を遮
断する能力を有していないために、地絡状態が続き送電
障害が発生する。これを防止するために避雷器６が直列
ギャップ８を介して設けられてある。過電圧が放電線３
に発生すると直列ギャップ８が放電し、その放電電流が
避雷器６を流れる。避雷器６は放電電流を瞬時 (0.５〜
1.０サイクル) に遮断するので地絡による続流が抑えら
れる。最近は、アーキングホーン４の代わりに避雷器６
をアーキングホーン７と共に設置することが多くなりつ
つある。
サージなどの過電圧が侵入したときにその放電ギャップ
５を放電させ、その過電圧を吸収するためのものであ
る。しかし、放電ギャップ５は送電線３からの続流を遮
断する能力を有していないために、地絡状態が続き送電
障害が発生する。これを防止するために避雷器６が直列
ギャップ８を介して設けられてある。過電圧が放電線３
に発生すると直列ギャップ８が放電し、その放電電流が
避雷器６を流れる。避雷器６は放電電流を瞬時 (0.５〜
1.０サイクル) に遮断するので地絡による続流が抑えら
れる。最近は、アーキングホーン４の代わりに避雷器６
をアーキングホーン７と共に設置することが多くなりつ
つある。
【０００４】図４は図３の避雷器６の内部構成を示す断
面図である。酸化亜鉛を主成分とする円板状の非線形抵
抗素子１８が複数個積層された積層体９が絶縁碍管１０
内に収納されている。この積層体９は両端の押え金具１
１Ａ, １１Ｂを介し図示されていない締付け部材によっ
て一体化され、さらに圧縮スプリング１２を介して絶縁
碍管１０の蓋板１３Ａ, １３Ｂに挟持されている。この
蓋板１３Ａ, １３Ｂにそれぞれ図３で説明された支持金
具１, アーキングホーン７が取り付けられてある。この
ような避雷器６は内蔵の非線形抵抗素子１８の故障を常
時監視することが重要であり、そのための監視装置が避
雷器６に取付けられている。
面図である。酸化亜鉛を主成分とする円板状の非線形抵
抗素子１８が複数個積層された積層体９が絶縁碍管１０
内に収納されている。この積層体９は両端の押え金具１
１Ａ, １１Ｂを介し図示されていない締付け部材によっ
て一体化され、さらに圧縮スプリング１２を介して絶縁
碍管１０の蓋板１３Ａ, １３Ｂに挟持されている。この
蓋板１３Ａ, １３Ｂにそれぞれ図３で説明された支持金
具１, アーキングホーン７が取り付けられてある。この
ような避雷器６は内蔵の非線形抵抗素子１８の故障を常
時監視することが重要であり、そのための監視装置が避
雷器６に取付けられている。
【０００５】図５は従来の避雷器の故障監視装置の構成
例を示す断面図であり、支持金具１側にその装置が取り
付けられた例である。圧縮スプリング１２を周回する変
流器１４が蓋板１３Ａに取り付けられている。その変流
器１４の２次側の出力リード線１４Ａが気密端子１５を
介して絶縁碍管１０の外部に引き出され比較部１６に接
続されている。表示部１７は、比較部１６の出力信号１
６Ｓを受けるように構成されている。
例を示す断面図であり、支持金具１側にその装置が取り
付けられた例である。圧縮スプリング１２を周回する変
流器１４が蓋板１３Ａに取り付けられている。その変流
器１４の２次側の出力リード線１４Ａが気密端子１５を
介して絶縁碍管１０の外部に引き出され比較部１６に接
続されている。表示部１７は、比較部１６の出力信号１
６Ｓを受けるように構成されている。
【０００６】図５において、圧縮スプリング１２内には
蓋板１３Ａと押え金具１１Ａとを導電接続する図示され
ていない給電リードが配されてあり、積層体９から接地
側の蓋板１３Ａへ流れる電流は変流器１４がすべて検出
し、その電流に比例する信号１４Ｓを出力リード線１４
Ａを介して比較部１６に送る。比較部１６はしきい値レ
ベル設定器１６Ａを備え、変流器１４の出力信号１４Ｓ
としきい値のレベルとを比較し、出力信号１４Ｓがしき
い値のレベルを超えたときに故障信号１６Ｓを出力す
る。表示部１７は故障信号１６Ｓを受けたときに避雷器
が故障したことを表示する装置であり、例えば警報の出
力や表示灯の点灯などを行う。
蓋板１３Ａと押え金具１１Ａとを導電接続する図示され
ていない給電リードが配されてあり、積層体９から接地
側の蓋板１３Ａへ流れる電流は変流器１４がすべて検出
し、その電流に比例する信号１４Ｓを出力リード線１４
Ａを介して比較部１６に送る。比較部１６はしきい値レ
ベル設定器１６Ａを備え、変流器１４の出力信号１４Ｓ
としきい値のレベルとを比較し、出力信号１４Ｓがしき
い値のレベルを超えたときに故障信号１６Ｓを出力す
る。表示部１７は故障信号１６Ｓを受けたときに避雷器
が故障したことを表示する装置であり、例えば警報の出
力や表示灯の点灯などを行う。
【０００７】積層体９の非線形抵抗素子１８は、常時の
運転中は容量性のインピーダンスを備え、送電線の対地
電圧に対してその静電容量によって決まる電流が積層体
９を流れている。過電圧が到達すると非線形抵抗素子１
８が抵抗性のインピーダンスに変わり、その過電圧を吸
収するものである。非線形抵抗素子１８が万一故障し絶
縁破壊すると、そのインピーダンスは零となる。その結
果、積層体９全体の静電容量が大きくなるので変流器１
４を流れる電流値も増加する。比較部１６は、非線形抵
抗素子１８に流れる電流が正常なときに流れる電流値を
超えたときに、故障信号１６Ｓを出力するようになって
いる。
運転中は容量性のインピーダンスを備え、送電線の対地
電圧に対してその静電容量によって決まる電流が積層体
９を流れている。過電圧が到達すると非線形抵抗素子１
８が抵抗性のインピーダンスに変わり、その過電圧を吸
収するものである。非線形抵抗素子１８が万一故障し絶
縁破壊すると、そのインピーダンスは零となる。その結
果、積層体９全体の静電容量が大きくなるので変流器１
４を流れる電流値も増加する。比較部１６は、非線形抵
抗素子１８に流れる電流が正常なときに流れる電流値を
超えたときに、故障信号１６Ｓを出力するようになって
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は直列ギャップ付の避雷器に適用す
ると故障検出の精度が非常に悪くなるという問題があっ
た。すなわち、直列ギャップが空気ギャップであるため
に、その静電容量は積層体のそれより非常に小さい。そ
の結果、変流器に流れる電流は直列ギャップの静電容量
によってほぼ左右されている。積層体を構成する非線形
抵抗素子の１個が故障しても0.５％程度しか電流値が増
大せず、積層体を構成する非線形抵抗素子が半数以上故
障しないとその故障を検出できないものであった。
たような従来の装置は直列ギャップ付の避雷器に適用す
ると故障検出の精度が非常に悪くなるという問題があっ
た。すなわち、直列ギャップが空気ギャップであるため
に、その静電容量は積層体のそれより非常に小さい。そ
の結果、変流器に流れる電流は直列ギャップの静電容量
によってほぼ左右されている。積層体を構成する非線形
抵抗素子の１個が故障しても0.５％程度しか電流値が増
大せず、積層体を構成する非線形抵抗素子が半数以上故
障しないとその故障を検出できないものであった。
【０００９】非線形抵抗素子１個が故障したときの電流
値の増加分を次に試算してみる。図６は直列ギャップを
含めた避雷器の等価回路図である。直列ギャップの静電
容量をＣ0 , ｎ個の非線形抵抗素子１８が直列に結線さ
れた積層体９の全体の静電容量をＣ1 とする。この静電
容量Ｃ0 , Ｃ1 に送電線３から商用の角周波数ω 0 の交
流電圧 (対地電圧Ｖ0 ) が印加され、そのとき、接地１
９側に流れる電流Ｉを変流器１４が検出する場合を想定
する。この場合、電流Ｉは Ｉ＝ω0 ・Ｖ0 ・Ｃ2 ────(1) Ｃ2 ＝Ｃ0 ・Ｃ1 ／ (Ｃ0 ＋Ｃ1 ) ────(2) となる。Ｃ2 は、直列ギャップ８を含めた全体の静電容
量であり、電流ＩはＣ2に比例する。また、非線形抵抗
素子１８単体の静電容量をＣとすると、これがｎ個ある
ので Ｃ1 ＝Ｃ／ｎ ────(3) となる。
値の増加分を次に試算してみる。図６は直列ギャップを
含めた避雷器の等価回路図である。直列ギャップの静電
容量をＣ0 , ｎ個の非線形抵抗素子１８が直列に結線さ
れた積層体９の全体の静電容量をＣ1 とする。この静電
容量Ｃ0 , Ｃ1 に送電線３から商用の角周波数ω 0 の交
流電圧 (対地電圧Ｖ0 ) が印加され、そのとき、接地１
９側に流れる電流Ｉを変流器１４が検出する場合を想定
する。この場合、電流Ｉは Ｉ＝ω0 ・Ｖ0 ・Ｃ2 ────(1) Ｃ2 ＝Ｃ0 ・Ｃ1 ／ (Ｃ0 ＋Ｃ1 ) ────(2) となる。Ｃ2 は、直列ギャップ８を含めた全体の静電容
量であり、電流ＩはＣ2に比例する。また、非線形抵抗
素子１８単体の静電容量をＣとすると、これがｎ個ある
ので Ｃ1 ＝Ｃ／ｎ ────(3) となる。
【００１０】ここで、例えば、Ｃを1,000 pF, ｎを20と
すると、(3) 式よりＣ1 は50 pF となる。Ｃ0を５ pF
とし、これらを(2) 式に代入すると、 Ｃ2 ＝５×50／ (５＋50) ＝4.545 (pF) ────(4) となり、この(4) 式の値を(1) 式に代入したときの値が
非線形抵抗素子１８の正常な場合に流れる電流値であ
る。次に、非線形抵抗素子１８が１個絶縁破壊したと仮
定する。この場合には(3)式のｎを１９とすればよいの
で、Ｃ1 は52.63 pFとなる。Ｃ0 は変化しないので、こ
れらを(2) 式に代入すると、 Ｃ2 ＝５×52.63 ／ (５＋52.63) ＝4.5662 (pF) ────(5) (5) 式と(4) 式のＣ2 の比を求めると 1.0047 となる。
したがって、非線形抵抗素子１８が１個故障しても、電
流Ｉは正常な場合に対して0.５％程度しか増加しない。
計測器の検出誤差を１％以下にすることはほとんど不可
能である。したがって、従来の装置では半数以上の非線
形抵抗素子１８が絶縁破壊しないと、その故障を検知す
ることができない。また、送電線３の電圧は数％は変動
するので図５の装置は故障検出の精度が非常に悪いと言
える。
すると、(3) 式よりＣ1 は50 pF となる。Ｃ0を５ pF
とし、これらを(2) 式に代入すると、 Ｃ2 ＝５×50／ (５＋50) ＝4.545 (pF) ────(4) となり、この(4) 式の値を(1) 式に代入したときの値が
非線形抵抗素子１８の正常な場合に流れる電流値であ
る。次に、非線形抵抗素子１８が１個絶縁破壊したと仮
定する。この場合には(3)式のｎを１９とすればよいの
で、Ｃ1 は52.63 pFとなる。Ｃ0 は変化しないので、こ
れらを(2) 式に代入すると、 Ｃ2 ＝５×52.63 ／ (５＋52.63) ＝4.5662 (pF) ────(5) (5) 式と(4) 式のＣ2 の比を求めると 1.0047 となる。
したがって、非線形抵抗素子１８が１個故障しても、電
流Ｉは正常な場合に対して0.５％程度しか増加しない。
計測器の検出誤差を１％以下にすることはほとんど不可
能である。したがって、従来の装置では半数以上の非線
形抵抗素子１８が絶縁破壊しないと、その故障を検知す
ることができない。また、送電線３の電圧は数％は変動
するので図５の装置は故障検出の精度が非常に悪いと言
える。
【００１１】図５の装置は元来、直列ギャップを介さな
い避雷器の故障を監視するためのものである。前述のよ
うに避雷器を直列ギャップを介して配したために、図５
の装置の検出精度が極端に低下してしまった。直列ギャ
ップを介して配された避雷器の故障を活線状態で精度良
く検出する装置は全く見当たらないというのが現状であ
った。
い避雷器の故障を監視するためのものである。前述のよ
うに避雷器を直列ギャップを介して配したために、図５
の装置の検出精度が極端に低下してしまった。直列ギャ
ップを介して配された避雷器の故障を活線状態で精度良
く検出する装置は全く見当たらないというのが現状であ
った。
【００１２】この発明の目的は、直列ギャップ付の避雷
器に側路コンデンサを介して送電線のそれとは異なる電
圧を加えることにより、１個の非線形抵抗素子が絶縁破
壊しても避雷器の故障として精度よく検知できるように
することにある。
器に側路コンデンサを介して送電線のそれとは異なる電
圧を加えることにより、１個の非線形抵抗素子が絶縁破
壊しても避雷器の故障として精度よく検知できるように
することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、複数個の非線形抵抗素子の積層
体からなり、送電線から直列ギャップを介して設置され
る避雷器の故障を監視する装置であって、電圧発生器
と、この電圧発生器の電圧出力端に並列に接続され一方
端が前記積層体の接地側端子に接続された対地インピー
ダンスと、この対地インピーダンスの非接地側の端子に
一方端が接続され他方端が前記積層体の直列ギャップ側
の端子に接続された側路コンデンサと、前記電圧発生器
の電圧印加によって積層体を流れる電流を検出して出力
する電流センサと、この電流センサの出力信号のレベル
が所定のレベルを超えたときに故障信号を出力する比較
部と、この比較部の出力信号を受け避雷器が故障してい
ることを表示する表示部とによた構成され、前記側路コ
ンデンサの静電容量が積層体のそれより大きいものと
し、かかる構成において、側路コンデンサの静電容量が
積層体を構成する非線形抵抗素子単体のそれと等しいも
のとし、さらに、電圧発生器が商用周波数と異なる周波
数の交流電圧又はパルス電圧のいずれかを発生するとと
もに、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用周波
数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するものとする。
に、この発明によれば、複数個の非線形抵抗素子の積層
体からなり、送電線から直列ギャップを介して設置され
る避雷器の故障を監視する装置であって、電圧発生器
と、この電圧発生器の電圧出力端に並列に接続され一方
端が前記積層体の接地側端子に接続された対地インピー
ダンスと、この対地インピーダンスの非接地側の端子に
一方端が接続され他方端が前記積層体の直列ギャップ側
の端子に接続された側路コンデンサと、前記電圧発生器
の電圧印加によって積層体を流れる電流を検出して出力
する電流センサと、この電流センサの出力信号のレベル
が所定のレベルを超えたときに故障信号を出力する比較
部と、この比較部の出力信号を受け避雷器が故障してい
ることを表示する表示部とによた構成され、前記側路コ
ンデンサの静電容量が積層体のそれより大きいものと
し、かかる構成において、側路コンデンサの静電容量が
積層体を構成する非線形抵抗素子単体のそれと等しいも
のとし、さらに、電圧発生器が商用周波数と異なる周波
数の交流電圧又はパルス電圧のいずれかを発生するとと
もに、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用周波
数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するものとする。
【００１４】
【作用】電圧発生器の出力端に一端接地された対地イン
ピーダンスを接続する。静電容量が積層体のそれより大
きい側路コンデンサを対地インピーダンスに直列に接続
し、この直列回路を積層体の両端に並列に接続する。電
圧発生器からの出力電圧を側路コンデンサを介して積層
体の両側に印加し、積層体に流れる電流を電流センサに
て検出する。この電流センサの出力信号を比較部が受
け、その信号が所定のレベルを超えたときに故障信号を
出力するようにする。この故障信号を表示部が受けて避
雷器が故障していることを表示する。このように構成す
ることによって、電圧発生器の出力電圧はその大部分が
積層体に印加される。したがって、そのときに積層体に
流れる電流は、ｎ個の非線形抵抗素子のうち１個が絶縁
破壊すると、正常な場合に対して、ほぼｎ分の１だけ電
流が増加する。例えば、ｎが２０の場合には約５％の電
流増加が認められる。したがって、充分な精度でもって
避雷器の故障を検知することができる。
ピーダンスを接続する。静電容量が積層体のそれより大
きい側路コンデンサを対地インピーダンスに直列に接続
し、この直列回路を積層体の両端に並列に接続する。電
圧発生器からの出力電圧を側路コンデンサを介して積層
体の両側に印加し、積層体に流れる電流を電流センサに
て検出する。この電流センサの出力信号を比較部が受
け、その信号が所定のレベルを超えたときに故障信号を
出力するようにする。この故障信号を表示部が受けて避
雷器が故障していることを表示する。このように構成す
ることによって、電圧発生器の出力電圧はその大部分が
積層体に印加される。したがって、そのときに積層体に
流れる電流は、ｎ個の非線形抵抗素子のうち１個が絶縁
破壊すると、正常な場合に対して、ほぼｎ分の１だけ電
流が増加する。例えば、ｎが２０の場合には約５％の電
流増加が認められる。したがって、充分な精度でもって
避雷器の故障を検知することができる。
【００１５】上記の構成において、側路コンデンサの静
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊していれば、積層体に流れる電流は、非線形抵
抗素子がｎ個のとき正常な場合に対して、ｎ分の１だけ
電流が増加する。したがって、非線形抵抗素子が１個だ
け絶縁破壊したのと同じように検出されるので、側路コ
ンデンサの故障も検出可能となる。
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊していれば、積層体に流れる電流は、非線形抵
抗素子がｎ個のとき正常な場合に対して、ｎ分の１だけ
電流が増加する。したがって、非線形抵抗素子が１個だ
け絶縁破壊したのと同じように検出されるので、側路コ
ンデンサの故障も検出可能となる。
【００１６】さらに、上記の構成において、電圧発生器
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は、電流センサの出力信号のうちの商
用周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超
えたときに故障信号を出力する。この構成によって、送
電線からの商用周波数の交流電圧成分が直列ギャップを
介して電流センサに入力されても比較部はその電圧成分
は検知しないので、送電線の活線状態において精度よく
故障検出を行うことができる。
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は、電流センサの出力信号のうちの商
用周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超
えたときに故障信号を出力する。この構成によって、送
電線からの商用周波数の交流電圧成分が直列ギャップを
介して電流センサに入力されても比較部はその電圧成分
は検知しないので、送電線の活線状態において精度よく
故障検出を行うことができる。
【００１７】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例にかかる避雷器の故障監視装置
の構成を示す回路接続図である。送電線３に直列ギャッ
プ８を介してｎ個の非線形抵抗素子１８よりなる積層体
９が接続されている。この積層体９を流れる電流ｉを電
流センサである変流器１４が検出して信号１４Ｓを出力
する。比較器２５は信号１４Ｓのうち商用周波数成分を
除去した信号のレベルと、しきいレベル設定器２５Ａで
設定された所定のレベルとを比較し、信号のレベルが所
定のレベルを超えたときに故障信号２５Ｓを出力する。
さらに、表示器１７は故障信号２５Ｓを受け避雷器が故
障していることを表示する。さらに、図１は積層体９の
直列ギャップ８側の端子９Ａと接地１９側の端子９Ｂと
に並列に側路コンデンサ２０と対地インピーダンス２１
との直列回路２４が接続されている。この対地インピー
ダンス２１に商用周波数と異なる周波数の交流電圧を印
加する電圧発生器２３が接続されるとともに、バリスタ
２２が並列接続されている。
図１はこの発明の実施例にかかる避雷器の故障監視装置
の構成を示す回路接続図である。送電線３に直列ギャッ
プ８を介してｎ個の非線形抵抗素子１８よりなる積層体
９が接続されている。この積層体９を流れる電流ｉを電
流センサである変流器１４が検出して信号１４Ｓを出力
する。比較器２５は信号１４Ｓのうち商用周波数成分を
除去した信号のレベルと、しきいレベル設定器２５Ａで
設定された所定のレベルとを比較し、信号のレベルが所
定のレベルを超えたときに故障信号２５Ｓを出力する。
さらに、表示器１７は故障信号２５Ｓを受け避雷器が故
障していることを表示する。さらに、図１は積層体９の
直列ギャップ８側の端子９Ａと接地１９側の端子９Ｂと
に並列に側路コンデンサ２０と対地インピーダンス２１
との直列回路２４が接続されている。この対地インピー
ダンス２１に商用周波数と異なる周波数の交流電圧を印
加する電圧発生器２３が接続されるとともに、バリスタ
２２が並列接続されている。
【００１８】図１において、電圧発生器２３によって側
路コンデンサ２０と積層体９との直列回路２４に交流電
圧Ｖを印加する。そのときにこの直列回路２４に流れる
電流ｉを変流器１４が検出して出力する。図２は、この
直列回路２４の等価回路図である。側路コンデンサ２０
の静電容量をＣC 、ｎ個の非線形抵抗素子１８が直列に
結線された積層体９の全体の静電容量をＣ1 とする。こ
の直列回路２４に角周波数ωの交流電圧Ｖが印加され、
そのときに流れる電流ｉを変流器１４が検出する場合を
想定する。この場合、電流ｉは ｉ＝ω・Ｖ・Ｃ3 ──── (6) Ｃ3 ＝ＣC ・Ｃ1 ／ (ＣC ＋Ｃ1 ) ──── (7) となる。Ｃ3 は、直列回路２４の静電容量であり、ｉは
Ｃ3 に比例する。また、非線形抵抗素子１８単体の静電
容量をＣとすると、前述の(3) 式と同じようにＣ 1 ＝Ｃ
／ｎとなる。
路コンデンサ２０と積層体９との直列回路２４に交流電
圧Ｖを印加する。そのときにこの直列回路２４に流れる
電流ｉを変流器１４が検出して出力する。図２は、この
直列回路２４の等価回路図である。側路コンデンサ２０
の静電容量をＣC 、ｎ個の非線形抵抗素子１８が直列に
結線された積層体９の全体の静電容量をＣ1 とする。こ
の直列回路２４に角周波数ωの交流電圧Ｖが印加され、
そのときに流れる電流ｉを変流器１４が検出する場合を
想定する。この場合、電流ｉは ｉ＝ω・Ｖ・Ｃ3 ──── (6) Ｃ3 ＝ＣC ・Ｃ1 ／ (ＣC ＋Ｃ1 ) ──── (7) となる。Ｃ3 は、直列回路２４の静電容量であり、ｉは
Ｃ3 に比例する。また、非線形抵抗素子１８単体の静電
容量をＣとすると、前述の(3) 式と同じようにＣ 1 ＝Ｃ
／ｎとなる。
【００１９】ここで、例えば、Ｃを1,000 pF, ｎを20と
すると、Ｃ1 は50 pF となる。ＣCを1,000 pFとしてＣ
1 より大きい値を選び(7) 式に代入すると、 Ｃ3 ＝1,000 ×50／ (1,000 ＋50) ＝47.619 (pF) ──── (8) となり、この(8) 式の値を(6) 式に代入したときの電流
値が非線形抵抗素子１８の正常な場合である。次に、非
線形抵抗素子１８が１個絶縁破壊したと仮定する。この
場合には(3)式のｎの値を１９とすればよいので、Ｃ1
は 52.63 pF となる。ＣC は変化しないので、これらの
値を(7) 式に代入すると、 Ｃ3 ＝1,000 ×52.63 ／ (1,000 ＋52.63) ＝49.999 (pF) ──── (9) (9) 式と(8) 式とのＣ3 の比を求めると 1.050となる。
したがって、非線形抵抗素子１８が１個故障すると電流
ｉは正常な場合に対して５％増加する。ＣC が500 pFの
場合についても同様に計算すると、非線形抵抗素子が１
個故障すると電流ｉは正常な場合に対して4.8 ％増加す
る。計測器はこの程度の電流の変化なら検出するので、
例えば、ＣC を1,000 pFとし 所定のレベルが正常の場
合より５％超えたときに、比較器２５が故障信号２５Ｓ
を出力するようにしておく。しかも、従来の装置におけ
る送電線３の電圧のように印加電圧が変動することはな
いので、確実に故障監視を行うことができる。
すると、Ｃ1 は50 pF となる。ＣCを1,000 pFとしてＣ
1 より大きい値を選び(7) 式に代入すると、 Ｃ3 ＝1,000 ×50／ (1,000 ＋50) ＝47.619 (pF) ──── (8) となり、この(8) 式の値を(6) 式に代入したときの電流
値が非線形抵抗素子１８の正常な場合である。次に、非
線形抵抗素子１８が１個絶縁破壊したと仮定する。この
場合には(3)式のｎの値を１９とすればよいので、Ｃ1
は 52.63 pF となる。ＣC は変化しないので、これらの
値を(7) 式に代入すると、 Ｃ3 ＝1,000 ×52.63 ／ (1,000 ＋52.63) ＝49.999 (pF) ──── (9) (9) 式と(8) 式とのＣ3 の比を求めると 1.050となる。
したがって、非線形抵抗素子１８が１個故障すると電流
ｉは正常な場合に対して５％増加する。ＣC が500 pFの
場合についても同様に計算すると、非線形抵抗素子が１
個故障すると電流ｉは正常な場合に対して4.8 ％増加す
る。計測器はこの程度の電流の変化なら検出するので、
例えば、ＣC を1,000 pFとし 所定のレベルが正常の場
合より５％超えたときに、比較器２５が故障信号２５Ｓ
を出力するようにしておく。しかも、従来の装置におけ
る送電線３の電圧のように印加電圧が変動することはな
いので、確実に故障監視を行うことができる。
【００２０】図１の装置が図６の従来の装置と比べて故
障検出の精度がよくなったのは、側路コンデンサ２０の
静電容量ＣC を直列ギャップ８のそれよりも大きくした
ことによる。電圧発生器２３の出力電圧Ｖがほとんど積
層体９にかかるために、１個の非線形抵抗素子１８が絶
縁破壊しても電流ｉが大きく変化するようになった。し
たがって、側路コンデンサ２０の静電容量ＣC は積層体
９の静電容量Ｃ1 に対して大きいほど電流ｉの変化は大
きくなる。前記の計算例のようにＣC をＣ1に対して桁
違いに大きくすることによって、電流ｉは１個の非線形
抵抗素子１８の故障に対して、ｎ分の１だけ増加する。
ｎの値が50〜100 と大きくなると、電流ｉの変化分は検
出不可能となる。しかし、送電線が66〜77kVの系統では
ｎが約20で使用され、その電圧以下の送電系統ではｎの
値は順次減らして使用される。そのために、本発明の応
用範囲は非常に広い。
障検出の精度がよくなったのは、側路コンデンサ２０の
静電容量ＣC を直列ギャップ８のそれよりも大きくした
ことによる。電圧発生器２３の出力電圧Ｖがほとんど積
層体９にかかるために、１個の非線形抵抗素子１８が絶
縁破壊しても電流ｉが大きく変化するようになった。し
たがって、側路コンデンサ２０の静電容量ＣC は積層体
９の静電容量Ｃ1 に対して大きいほど電流ｉの変化は大
きくなる。前記の計算例のようにＣC をＣ1に対して桁
違いに大きくすることによって、電流ｉは１個の非線形
抵抗素子１８の故障に対して、ｎ分の１だけ増加する。
ｎの値が50〜100 と大きくなると、電流ｉの変化分は検
出不可能となる。しかし、送電線が66〜77kVの系統では
ｎが約20で使用され、その電圧以下の送電系統ではｎの
値は順次減らして使用される。そのために、本発明の応
用範囲は非常に広い。
【００２１】図１において、対地インピーダンス２１は
雷サージによって直列ギャップが放電したときに側路コ
ンデンサ２０の電圧発生器２３側の端子電位が浮かない
ようにするためのものである。雷サージ電圧は側路コン
デンサ２０と対地インピーダンス２１とで分圧される。
これによって、電圧発生器２３に過電圧が入らないよう
になっている。バリスタ２２が対地インピーダンス２１
に並列接続されることによって、さらに電圧発生器２３
は厳重に保護されている。
雷サージによって直列ギャップが放電したときに側路コ
ンデンサ２０の電圧発生器２３側の端子電位が浮かない
ようにするためのものである。雷サージ電圧は側路コン
デンサ２０と対地インピーダンス２１とで分圧される。
これによって、電圧発生器２３に過電圧が入らないよう
になっている。バリスタ２２が対地インピーダンス２１
に並列接続されることによって、さらに電圧発生器２３
は厳重に保護されている。
【００２２】電圧発生器２３の出力する電圧の周波数は
送電線電圧のそれと異なるようにしてある。両者の電圧
周波数は同じでもよいが、本装置が活線状態でも使用で
きるようになっている。送電線３の電圧と電圧発生器２
３の出力電圧とを分離可能にしてある。比較部２５が商
用周波数成分を除去してしきいレベル設定器２５Ａのレ
ベルと比較するので、変流器１４が送電線３からの交流
電圧による誘導を多少受けても故障検出の精度には全く
影響しない。ただし、直列ギャップ８の静電容量は数pF
と一般には非常に小さいので、送電線３から変流器１４
への電圧誘導分はそれほど大きくはない。電圧発生器２
３から出力される電圧は送電線３から誘起される電圧と
分離するために互いにその周波数が異なっていればよ
い。したがって、電圧発生器２３からの出力電圧はパル
ス性の電圧でもよい。
送電線電圧のそれと異なるようにしてある。両者の電圧
周波数は同じでもよいが、本装置が活線状態でも使用で
きるようになっている。送電線３の電圧と電圧発生器２
３の出力電圧とを分離可能にしてある。比較部２５が商
用周波数成分を除去してしきいレベル設定器２５Ａのレ
ベルと比較するので、変流器１４が送電線３からの交流
電圧による誘導を多少受けても故障検出の精度には全く
影響しない。ただし、直列ギャップ８の静電容量は数pF
と一般には非常に小さいので、送電線３から変流器１４
への電圧誘導分はそれほど大きくはない。電圧発生器２
３から出力される電圧は送電線３から誘起される電圧と
分離するために互いにその周波数が異なっていればよ
い。したがって、電圧発生器２３からの出力電圧はパル
ス性の電圧でもよい。
【００２３】図１における積層体９および変流器１４は
図５の従来の装置と同じ構造のものでよい。側路コンデ
ンサ２０は避雷器の絶縁碍管１０の外部に並設し、送電
鉄塔上に別置形として搭載してもよい。その場合はもう
一つの絶縁碍管内に油入コンデンサやセラミックコンデ
ンサなどを収納したものが用いられる。一方、側路コン
デンサ２０を避雷器の絶縁碍管１０の内部に配し、積層
体９と並設してもよい。避雷器内部に側路コンデンサ２
０を収納することにより装置をよりコンパクトに構成す
ることができる。避雷器内に収納する側路コンデンサ２
０としては、例えばセラミックコンデンサの積層体や複
数の金属箔を円筒状に絶縁フィルムを介して巻回した円
筒コンデンサなどが用いられる。
図５の従来の装置と同じ構造のものでよい。側路コンデ
ンサ２０は避雷器の絶縁碍管１０の外部に並設し、送電
鉄塔上に別置形として搭載してもよい。その場合はもう
一つの絶縁碍管内に油入コンデンサやセラミックコンデ
ンサなどを収納したものが用いられる。一方、側路コン
デンサ２０を避雷器の絶縁碍管１０の内部に配し、積層
体９と並設してもよい。避雷器内部に側路コンデンサ２
０を収納することにより装置をよりコンパクトに構成す
ることができる。避雷器内に収納する側路コンデンサ２
０としては、例えばセラミックコンデンサの積層体や複
数の金属箔を円筒状に絶縁フィルムを介して巻回した円
筒コンデンサなどが用いられる。
【００２４】この発明の異なる実施例にかかる避雷器の
故障監視装置として、図２における側路コンデンサ２０
の静電容量ＣC を非線形抵抗素子１８単体の静電容量Ｃ
と等しくする。非線形抵抗素子１８の積層数ｎを２０と
すると、Ｃ1 ＝Ｃ／20であるから直列回路２４の静電容
量Ｃ3 は正常な場合は(7) 式より Ｃ3 ＝Ｃ／21 ───── (10) となる。ここで、非線形抵抗素子１８の１個又は側路コ
ンデンサ２０のいずれかが絶縁破壊したときは、 Ｃ3 ＝Ｃ／20 ───── (11) となる。(11)式と(10)式とのＣ3 の比を求めると1.05と
なる。したがって、非線形抵抗素子１８のみならず、側
路コンデンサ２０が万一絶縁破壊してもその故障を検出
することができる。
故障監視装置として、図２における側路コンデンサ２０
の静電容量ＣC を非線形抵抗素子１８単体の静電容量Ｃ
と等しくする。非線形抵抗素子１８の積層数ｎを２０と
すると、Ｃ1 ＝Ｃ／20であるから直列回路２４の静電容
量Ｃ3 は正常な場合は(7) 式より Ｃ3 ＝Ｃ／21 ───── (10) となる。ここで、非線形抵抗素子１８の１個又は側路コ
ンデンサ２０のいずれかが絶縁破壊したときは、 Ｃ3 ＝Ｃ／20 ───── (11) となる。(11)式と(10)式とのＣ3 の比を求めると1.05と
なる。したがって、非線形抵抗素子１８のみならず、側
路コンデンサ２０が万一絶縁破壊してもその故障を検出
することができる。
【００２５】
【発明の効果】この発明は前述のように、電圧発生器の
出力端に対地インピーダンスを接続する。静電容量が積
層体のそれより大きい側路コンデンサを対地インピーダ
ンスに直列に接続し、この直列回路を積層体の両端に並
列に接続する。電圧発生器からの出力電圧を側路コンデ
ンサを介して積層体の両側に印加し、積層体に流れる電
流を電流センサにて検出する。この電流センサの出力信
号を比較部が受け、その信号が所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するようにする。この故障信号を表
示部が受けて避雷器が故障していることを表示する。こ
のように構成することによって、積層体を形成する非線
形抵抗素子が１個絶縁破壊しても避雷器の故障を精度よ
く検出することができる。
出力端に対地インピーダンスを接続する。静電容量が積
層体のそれより大きい側路コンデンサを対地インピーダ
ンスに直列に接続し、この直列回路を積層体の両端に並
列に接続する。電圧発生器からの出力電圧を側路コンデ
ンサを介して積層体の両側に印加し、積層体に流れる電
流を電流センサにて検出する。この電流センサの出力信
号を比較部が受け、その信号が所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するようにする。この故障信号を表
示部が受けて避雷器が故障していることを表示する。こ
のように構成することによって、積層体を形成する非線
形抵抗素子が１個絶縁破壊しても避雷器の故障を精度よ
く検出することができる。
【００２６】上記の構成において、側路コンデンサの静
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊しても非線形抵抗素子と同様にその故障を検出
することができ装置自体の異常も監視できる。
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊しても非線形抵抗素子と同様にその故障を検出
することができ装置自体の異常も監視できる。
【００２７】さらに、上記の構成において、電圧発生器
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用
周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超え
たときに故障信号を出力する。この構成によって、送電
線が活線状態のときでも精度よく避雷器の故障を検出す
ることができる。
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用
周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超え
たときに故障信号を出力する。この構成によって、送電
線が活線状態のときでも精度よく避雷器の故障を検出す
ることができる。
【図１】この発明の実施例にかかる避雷器の故障監視装
置の構成を示す回路接続図
置の構成を示す回路接続図
【図２】図１の直列回路の等価回路図
【図３】直列ギャップを介して設置される避雷器の構成
例を示す側面図
例を示す側面図
【図４】図３の避雷器の内部構成を示す断面図
【図５】従来の避雷器の故障監視装置の構成を示す断面
図
図
【図６】直列ギャップを含めた避雷器の等価回路図
３ 送電線 ８ 直列ギャップ ９ 積層体 １８ 非線形抵抗素子 ２０ 側路コンデンサ ２１ 対地インピーダンス ２２ バリスタ ２３ 電圧発生器 １９ 接地 １４ 変流器 ２５ 比較部 ２５Ａ しきいレベル設定器 １７ 表示部 ２４ 直列回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01T 15/00 H01C 7/12
Claims (3)
- 【請求項１】複数個の非線形抵抗素子の積層体からな
り、送電線から直列ギャップを介して設置される避雷器
の故障を監視する装置であって、電圧発生器と、この電
圧発生器の電圧出力端に並列に接続され一方端が前記積
層体の接地側端子に接続された対地インピーダンスと、
この対地インピーダンスの非接地側の端子に一方端が接
続され他方端が前記積層体の直列ギャップ側の端子に接
続された側路コンデンサと、前記電圧発生器の電圧印加
によって積層体を流れる電流を検出して出力する電流セ
ンサと、この電流センサの出力信号のレベルが所定のレ
ベルを超えたときに故障信号を出力する比較部と、この
比較部の出力信号を受け避雷器が故障していることを表
示する表示部とにより構成され、前記側路コンデンサの
静電容量が積層体のそれより大きいことを特徴とする避
雷器の故障監視装置。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、側路コンデ
ンサの静電容量が積層体を構成する非線形抵抗素子単体
のそれと等しいことを特徴とする避雷器の故障監視装
置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のものにおいて、電圧
発生器が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパル
ス電圧のいずれかを発生するとともに、比較部は電流セ
ンサの出力信号のうちの商用周波数成分を除いた信号の
レベルが所定のレベルを超えたときに故障信号を出力す
ることを特徴とする避雷器の故障監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32488591A JP2943465B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 避雷器の故障監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32488591A JP2943465B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 避雷器の故障監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159909A JPH05159909A (ja) | 1993-06-25 |
| JP2943465B2 true JP2943465B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=18170713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32488591A Expired - Fee Related JP2943465B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 避雷器の故障監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943465B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102955089A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-03-06 | 四川电力科学研究院 | 用于串补电容器中限压器的在线监测装置及其方法 |
| US8669769B2 (en) | 2009-09-10 | 2014-03-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Method and apparatus for detecting deterioration of lightning arrester |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5539762B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2014-07-02 | 北陸電力株式会社 | 避雷装置の故障判定方法 |
| JP5773580B2 (ja) * | 2010-05-20 | 2015-09-02 | 三菱重工業株式会社 | 電流発生装置 |
| JP5655229B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2015-01-21 | 日本碍子株式会社 | 外部ギャップ式避雷装置の劣化診断工具 |
| CN107768056A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-03-06 | 甘书宇 | 一种内置电流互感器的避雷器及其使用方法 |
| CN110221153B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | 一种防雷器故障检测电路及方法 |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP32488591A patent/JP2943465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8669769B2 (en) | 2009-09-10 | 2014-03-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Method and apparatus for detecting deterioration of lightning arrester |
| CN102955089A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-03-06 | 四川电力科学研究院 | 用于串补电容器中限压器的在线监测装置及其方法 |
| CN102955089B (zh) * | 2012-11-16 | 2016-04-06 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 用于串补电容器中限压器的在线监测装置及其方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05159909A (ja) | 1993-06-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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